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建筑光学 第八章 建筑光学基本知识 建筑光学基本知识 第一节 光环境与视觉 第二节 基本光度单位和应用 第三节 材料的光学性质 第四节 视度及其影响因素 光环境与视觉 光环境概述 光环境设计 眼睛的构造与视觉过程 眼睛的视觉特点 光环境概述 光环境（Luminous environment） 由光与颜色在室内建立的同房间形状有关的生理和心理环境。 人们依靠不同的感觉器官从外界获得各种信息，其中约有80%来自光和视觉。 建筑师的任务之一，就是要为人们创造优良的光环境。 光环境设计 光环境设计要运用很多学科的基础理论，如建筑学、物理学、美学、生理学、心理学、人工工效等等，它既是科学，又是艺术，同时又受经济和能源的制约。 光环境设计主要包括： （1）天然光环境设计 充分利用昼光照明和渲染气氛，不仅可以获得较高的视觉功效，节约能源和费用，也是人们在生理和心理上感到舒服满意的关键因素。 （2）人工光环境设计 建筑物内不仅在夜间采用人工照明，有些场所，白天也要用人工照明，为了使建筑物在白天和夜晚都能同样的使用和美观，掌握一些人工光环境的设计方法和实践经验尤为重要。 优良人工光环境的设计要靠建筑师、室内设计师、电气工程师和设备工程师密切合作，但建筑设计师应发挥主导作用。 眼睛的构造与视觉过程 人的视觉感觉只能通过眼睛来完成。眼睛的构造和照相机相似 瞳孔——照相机的光圈 水晶体——照相机的透镜 视网膜——照相机的胶卷 感光细胞 眼睛的视觉特点 基本光度单位和应用 光通量 发光强度 照度 发光强度和照度的关系 亮度 光通量 光通量是人眼对光能量中的有感觉的量。 光通量符号：φ 单位 ：lm 40W白炽灯， Ф=350lm 40W荧光灯， Ф=2200lm 计算公式 或 式中? φ——光通量，lm; ????? ——波长为 的光谱辐射通量，W; ????? —— 光谱光视频率： ——最大光谱光视效能，明视觉时为 。 例题 已知钠光灯发出波长为589nm的单色光，设其辐射通量为10.3W，计算其发出的光通量？ 解：查表：实线明视觉 V(589)=0.78 φ589 = 683×0.78×10.3 =5484lm 发光强度 立体角的概念 =S/r2 sr 发光圆球 =4∏ 发光圆盘 =∏ 发光强度 单位立体角内的光通量叫发光强度。 发光强度的符号 ，α表示发光强度与方向有关 发光强度单位：坎德拉 （cd）， 照度 对于被照面而言，单位面积上的光通量叫照度，用来衡量它被照射的程度。 符号：E ，单位：勒克斯（lx ）， 阴天中午室外照度为8000～200001x； 晴天中午在阳光下的室外照度可高达 80000～120000lx。 发光强度和照度的关系 以一个点光源为例，寻找发光强度和照度的关系 推广到一般情况 ： 例题 如图所示，在距离桌面2米处挂一只40w白炽灯，设在白炽灯的发光强度I0~25°=30cd， I25~45°=25cd，求灯下桌面上1、2两点处的照度。 【解】：由 式可得1、2两点处的照度分别 亮度 发光(或反光)物体表面沿视线方向单位投影面上的发光强度。 为亮度的符号，α表明亮度与视线方向有关； 亮度的单位： 照度和亮度的关系 照度和亮度的关系，指的是光源亮度和它所形成的照度间的关系 例题 在房间侧墙和屋顶上各开一个1㎡的窗洞，它们与室内桌子的相对位置如图，设通过窗洞看见的天空亮度为1sb，试分别求出各个窗洞在桌面上形成的照度(桌面与侧窗窗台等高)。 解：窗洞可看作发光平面，其亮度等于窗外蓝天的亮度。?????????????? 侧窗： 材料的光学性质 材料的反射、吸收、透射系数 在光的传播过程中，遇到介质时，会产生反射、吸收、透射现象 光通量 分别叫反射通量、吸收通量、透射通量。 定向反射和透射 定向反射 光线射到表面很光滑的不透明材料上，就出现定向反射现象。定向反射现象符合反射定理，即： ①?光线入射角等于反射角； ②入射光线、反射光线以及反射表面的法线处于同一平面， 定向透射 光线射到透明材料上产生定向透射，定向透射经材料的两个表面时符合折射定理。 ?①入射线、折射线与分界面的法线同处于一个平面，且分居于法线的两侧； ②入射角正弦和折射角正弦的比值是一个常数。即 扩